Natural rubber-clay nanocomposites : preparation from latex

Nanocompósitos de polímeros e silicatos lamelares são materiais que têm gerado alto interesse científico e tecnológico por possuírem propriedades mecânicas e de barreira de gás diferenciadas de polímeros e de compósitos convencionais. Dependendo do método empregado para o preparo dos nanocompósitos, pode ser necessário o uso argilas modificadas, solventes orgânicos ou processos em alta temperatura e alto cisalhamento, o que gera dificuldades experimentais e alto custo de produção. No presente estudo foi utilizada a preparação de nanocompósitos em base aquosa a partir de montmorilonita sódica e látex de borracha natural. Foi observada a influencia do teor de argila na estrutura e nas propriedades dos materiais. Por XRD e TEM constatou-se a formação de nanocompósitos com estrutura esfoliada e/ou intercalada, com lamelas orientadas preferencialmente no plano de secagem do material. Nos ensaios de tração foi observado que à medida que se incorpora argila à borracha, o material perde elasticidade, tornando-se rígido e tenaz como plástico comum. Os nanocompósitos possuem maior resistência à sorção de xileno que a borracha, intumescendo anisotropicamente em conseqüência da orientação lamelar. Ensaios de TGA mostraram que os nanocompósitos possuem propriedades térmicas semelhantes às da borracha natural. Medidas reológicas mostraram que os nanocompósitos podem ser processados como termoplásticos. Portanto, nanocompósitos de borracha natural podem ser obtidos por um processo simples e viável, apresentando propriedades muito singulares.Polymer-clay nanocomposites have been receiving scientific and technological attention for their mechanical and gas barrier properties, which are differentiated of polymers and conventional composites. Depending on the method used to prepare the nanocomposites, it may be necessary the utilization of modified clays, organic solvents, or high temperature and high shear processes, having as consequence experimental difficulties and high costs. The present study describes polymer-clay nanocomposite preparation from sodium montmorillonite and natural rubber latex. The effects of three process variables (clay content, stirring and drying temperature) were investigated and the clay content was established as the only effective variable. XRD and TEM results showed nanocomposite formation with exfoliated and/or intercalated structure, with lamellae preferentially oriented in the material drying plane. Tensile tests showed that the clay incorporation in the rubber matrix significantly changes rubber mechanical properties. Composites containing 30 phr clay behave like usual thermoplastics. Xylene sorption in the 30 phr nanocomposite is much less (15%) than in natural rubber and anisotropic swelling is observed as a consequence of the lamellar orientation. TGA thermograms show that the nanocomposites have thermal properties similar to natural rubber. Rheologic measurements indicated the possibility of nanocomposites being processed as thermoplastics. Therefore, this new simple process yields natural rubber nanocomposites presenting singular and useful properties